载体桩桩基础在韶关市的第一次工程实践

邱兴云

（广东省有色金属地质局九三二队广东韶关512000）

载体桩桩基础在韶关市的第一次工程实践

邱兴云

（广东省有色金属地质局九三二队广东韶关512000）

介绍韶关市丹霞冶炼厂磨矿车间载体桩桩基础的设计与施工、效果检测、以及施工总结的几点体会。

首次韶关市丹霞冶炼厂载体桩设计施工总结

1　前言

载体桩是近三四年来发展的新工艺，其具承载力可靠性高、操作简便、振动小、夯击能量较大、填充料可采用建筑垃圾、经济性好、成桩率高、广泛适用于大多数地层，因而近年来在北方大多数地区及南方少数地区推行应用，主要应用于中高层房屋建筑桩基础、厂房建筑桩基础以及软土地基处理工程中。韶关地区地层上部主要为冲洪积层及沉积岩风化残积层，在岩面接触带广泛发育软弱土层，同时下覆沉积岩大多数为岩溶发育的灰岩，这样的地层能否适合载体桩的成桩条件呢?在2008年底这个工程问题尚无解答，但在2009年初，这个问题就得到了解答，韶关地区适合载体桩施工。

2009年初韶关市丹霞冶炼厂有一大型厂房基础设计为载体桩，这是首次将载体桩这个新型工艺带到韶关。由于在韶关地区尚无施工经验，甚至在整个粤北地区都无很成熟的施工经验。在施工前我单位和业主单位组织考察队去河南进行了为期两个周的考察与学习。

2　工程概况及地质条件

2.1工程概况

丹霞冶炼厂位于韶关市仁化县西北侧，拟建丹霞冶炼厂磨矿车间，位于厂区原有锌矿仓厂房南侧，因新基础离旧厂房柱基础太近，为避免新基础开挖对旧厂房基础造成影响，磨矿厂房基础由原独立柱基础更改为载体桩桩基础。

2.2地质条件

据“《丹霞冶炼厂磨矿车间补充勘察岩土工程勘察报告》”，场地土层自上而下为：

（1）素填土：杂色，稍密，主要为风化土及风化碎石等组成，厚3.0～6.9m。

（2）坡积黏土：土黄色、黄褐色，含少量风化碎石，可塑状主，N＝11击,厚1.5～3.3m。其物理力学指标统计如下：=31.4%，IL=0.24，γ＝19.0kN/m3，e=0.828，Es=5.07 MPa，C=34.1kPa，θ＝13.1°，R＝190kPa。

（3）残积粉质黏土：灰褐色，含大量风化残余碎块，可塑状为主，局部夹少量软塑，N＝6.5击，层厚6.0～9.50m。其物理力学指标统计如下：=27.8%，IL=0.15，γ＝19.2kN/m3，e=0.730，Es=5.35 MPa，C= 23.2kPa，θ＝13.9°，R＝200kPa。

（4）中～微风化灰岩：灰色，微晶结构，薄层构造，岩石较完整，岩芯呈短柱状、局部块状，岩溶中等发育。岩石饱和单轴抗压强度标准值frk=41.40MPa，属较硬岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅲ级。

3　载体桩桩基础设计与计算

3.1载体桩桩基础设计

本工程设计桩长为6～8米，桩径为420mm，采用三角形、正六边形及矩形三种形式布桩，桩端持力层为层②黏土或层③粉质黏土，三击灌入度不大于15cm，单桩竖向承载力特征值为400KN。

3.2载体桩单桩承载力计算

载体桩竖向承载力特征值应通过竖向静载荷试验确定。初步设计时，单桩竖向承载力特征值可按《载体桩设计规程》(JGJ135-2007)的经验公式进行估算。估算公式如下：

Ra=fa·Ae

式中Ra－单桩竖向承载力特征值；

fa－经深度修正后的载体桩持力层地基承载力特征值(kPa)；

Ae－载体等效计算面积(m2),在没有当地经验值时其值可按《载体桩设计规程》(JGJ135-2007)表4.3.2选用；

3.3载体桩桩身强度验算

载体桩桩身混凝土强度应满足承载力要求，桩身强度按《载体桩设计规程》(JGJ135-2007)式4.3.3验算：

N≤Ψc·fc·Ap

式中N－相应于荷载效应基本组合式，作用于载体桩单桩上竖向承载力设计值(kPa)；

fc－混凝土轴心抗压强度设计值(KPa)；

Ap－桩身截面积(m2)

4　载体桩施工

4.1机具设备选型

载体桩采用专利机械进行施工，专利号ZL98101332.5，公开号CN1196427A。

4.2施工工艺流程

载体桩一般采用柱锤夯击、护筒跟进成孔，在对桩端土体进行填料和夯实，达到设计要求后进行混凝土夯实，形成载体，最后施工混凝土桩身。其施工工艺流程主要为：移动装机就位、冲击成孔至设计标高、填料夯实、实测三击贯入度、夯填干硬性混凝土、放钢筋笼至标高、浇注混凝土、拔护筒、振捣混凝土。

4.3载体桩质量控制方法

本工程采用综合指标法控制质量，即同时考虑填料量、每击贯入度、三击贯入度、夯填混凝土量和混凝土桩身五指标的方法。

（1）填料量：载体桩施工时的填料量应以三击贯入度控制，填料量不宜大于1.8m3。

（2）每击贯入度：根据设计要求；本工程要求每击贯入度不大于6击。

（3）三击贯入度：根据设计要求本工程要求三击贯入度不大于15cm，且后一次贯入度不能大于前一次贯入度。

（4）夯填混凝土量：宜为0.2 m3，分次夯填。

（5）混凝土桩身：根据灌注桩施工，严格控制质量。

5　桩基础检测

载体桩竖向静荷载试验宜采用慢速维持荷载法，当作为工程验收时也可采用快速维持荷载法进行试验。加载反力装置可采用堆载或锚桩，也可采用堆载和锚桩结合。

本工程试验采用压重平台反力装置，压板规格为1m×1m，加载方法采用快速维持荷载法，参照《载体桩设计规程》(JGJ135-2007)载体桩竖向静荷载试验中有关规定进行。在场地范围内均匀选定3个点作试验，试验结果见表1。

表1　试验结果汇总表

结果表明，施工效果达到了设计要求，施工工艺及质量控制方法是可行的。

6　施工总结

通过上述工程实例介绍，说明应用载体桩在灰岩地区处理软土地基在技术上是切实可行的，利用了建筑垃圾，在经济上也是合理的，既能达到良好的处理效果，又能减少基础工程投资，增加经济效益。因此，该项技术具有广阔的应用前景，值得在韶关地区推介。根据本次施工经验及其它地区的参观学习请教，载体桩在设计及施工过程中应严格控制好以下几点关键要素：

6.1载体桩承载力及相关参数确定

载体桩的承载力主要来源于载体，而载体的受力和等效计算面积与桩端土体的性质密切相关，因此在无类似地质条件下的成桩试验资料时，应在进行设计或施工前进行成孔、成桩试验以确定相关施工参数，并试验承载力以确定设计参数是否经济合理。

6.2桩间距设计

设计中应根据地质条件和设计荷载，确定合适的桩间距。桩间距过小时，施工载体时产生的侧向挤压力可能导致邻桩载体偏移、桩身上移，造成断桩或桩身与载体脱离等缺陷。

6.3填料量的控制

每种土的孔隙比及内摩擦角不同，在相同约束和夯击能量下，土体的挤密效果也不同，为达到设计要求的三击贯入度所需填料量也不同。考虑到施工的相互影响，填料量并非越多越好，填料量过大，容易影响到相邻载体的施工质量。根据施工经验，一般填料量不宜大于1.8m3。当填料量大于1.8 m3时，应另选被加固土层或改变施工参数。在施工中如果填料量过大，应密切关注施工好的临桩是否有上浮情况，并采取相应的处理措施。

6.4三击贯入度的控制

三击贯入度是否达到设计要求直接影响承载力是否达到设计要求。因此在施工时严格按照设计要求控制好三击贯入度，同时第二次测得贯入度不大于前一次的贯入度，若发现不符合此规律，应分析查明原因，处理完毕后重新测量。

[1]中华人民共和国行业标准：载体桩设计规程(JGJ135-2007).北京：中国建筑工业出版社,2007.

[2]中华人民共和国行业标准：建筑桩基技术规范(JGJ94-2008).北京：中国建筑工业出版社,2008.

[3]中华人民共和国国家标准：建筑地基基础设计规范(GB50007-2011).北京：中国建筑工业出版社,2011.

[4]广东省标准：建筑地基基础设计规范(DBJ 15-31-2003).北京：中国建筑工业出版社,2003.

TU473.1[文献码]B

1000-405X（2015）-7-434-2